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[期刊] 草业科学  [作者] 李文雄   靳瑰丽   刘文昊   马建   李嘉欣   王生菊   陈梦甜  
机器学习算法广泛应用于光谱分类领域,不同算法模型的选择将直接影响地物的分类效果。本研究以伊犁绢蒿荒漠草地的3类主要地物伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)及土壤为分类对象,在植被生长旺盛期采集草地植被群落高光谱数据,通过分析不同地物的光谱反射率差异,筛选出特征波段代入最佳指数因子(Optimum Index Factor,OIF)并合成假彩色图像,采用随机森林(Random Forest,RF)、支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)3种不同机器学习算法建立分类模型进行研究。结果表明:1)植物光谱反射率在可见光波段呈现出倒“U”型趋势,在近红外波段开始骤升,出现“红边”现象;土壤的光谱反射率变化趋势较为稳定,随波长增加而逐渐上升。2)利用OIF计算出的最佳分类波段组合为:499.69、535.78、633.28 nm,OIF值为0.10。3)3种不同的机器学习算法的总体分类精度均大于90%,随机森林算法分类模型精度最高,总体精度达到97.54%,Kappa系数为0.95;不同算法下3类地物的分类精度表现为:土壤>伊犁绢蒿>角果藜。总体而言,采用随机森林算法对伊犁绢蒿草荒漠地主要地物分类效果最佳。
[期刊] 草业科学  [作者] 武红旗  范燕敏  靳瑰丽  夏小伟  
不同地区荒漠草地群落组成差异较大,如何将这种差异提取出来进而能够快速、高效的识别物种和区分群落值得研究。本研究利用便携式地物光谱仪对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)+叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)[W群落]和伊犁绢蒿+木地肤(Kochia prostrata)[S群落]两个群落进行光谱采集,分别测定群落及主要植物的反射光谱,通过分析植物光谱特征及归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)和比值植被指数(ratio vegetation index,RVI),探讨利用光谱特征和植被指数进行植被分类的可行性。结果表明,在两个时期,不同植物的绿光反射特征和红光吸收深度差异较大。伊犁绢蒿与涩芥(Malcolmia maritima)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)的NDVI接近。受植被季相的影响,物种与群落的RVI在5月差异明显,在9月受土壤背景的影响较大,致使物种和群落之间的RVI差异不明显,无法明确区分物种和群落。因此对于不同物种组成的伊犁绢蒿荒漠草地,可在5月牧草返青期利用RVI分类。
[期刊] 草业科学  [作者] 魏秀红  靳瑰丽  范燕敏  安沙舟  朱习雯  王惠宁  
以地面实测数据为依据,通过获取其同步HJ-HSI影像光谱反射率,筛选出光谱变量、波段变量,对不同利用状态的退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地(围栏封育区N,围栏外重度退化区W_1,围栏外中度退化区W_2)的地上生物量进行估测。结果表明,1)各季节不同利用状态伊犁绢蒿荒漠草地群落HJ-HSI光谱反射率不同,春季为W_2>N>W_1,夏季为W_2>W_1>N,秋季为W_1>W_2>N;2)HJ-HSI可以实现对伊犁绢蒿荒漠草地地上生物量的估测,估测模型因群落类型和季节不同
[期刊] 草业科学  [作者] 李坤  董乙强  安沙舟  孔晓晶  杨娇  阿依敏·波拉提  关欣  
本研究以新源县和呼图壁县典型的伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠为研究对象,采用野外调查的方法,测定封育区和放牧区伊犁绢蒿荒漠植被生态经济类群、群落特征及其多样性,研究不同气候区荒漠群落特征对封育的响应规律,为草地资源的合理利用提供一定的基础资料和科学依据。结果表明:1)封育围栏内,草原植物群落的高度、盖度、密度和生物量有大幅度提高,显著高于围栏外(P<0.05);2)在封育围栏内,草地群落Pielou均匀度指数增大,香浓指数和Patrick指数减小,伊犁绢蒿荒漠植被恢复明显。
[期刊] 草业科学  [作者] 杨静  孙宗玖  董乙强  
为探究荒漠土壤有机氮组分对封育年限的响应规律,研究了不同封育年限(封育时间为0、1、4和11a)对中度退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地土壤全氮(total nitrogen,TN)、轻组氮(light fraction organic nitrogen,LFON)、颗粒氮(particulate organic nitrogen,PON)、微生物量氮(soil microbial biomass nitrogen,SMBN)及其分配比例的影响。结果表明,与封育0a相
[期刊] 草业科学  [作者] 李嘉欣   王惠宁   刘文昊   靳瑰丽   宫珂   韩万强   岳永寰   吴雪儿   马建  
为探究覆盖度变化对植物光谱反射率的影响,实现覆盖度和生物量的高精度反演,以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为对象,通过室内控制试验获取不同覆盖度下植物光谱反射率,采用最大归一法、一阶微分和二阶微分变换分析其反射率变化,利用归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、增强型植被指数(EVI)和土壤调节型植被指数(SAVI)共4种植被指数对覆盖度与生物量进行反演,探讨反演精度对覆盖度变化的响应。结果表明:伊犁绢蒿植物种群的冠层光谱反射率在可见光波段随覆盖度增加逐渐减小,在近红外波段逐渐增加,在680 nm处形成植物特有的红边效应,最大归一化和微分变换突出了植物的光谱特征;光谱反射率差值在可见光波段随覆盖度增加基本稳定;利用植被指数逐级反演覆盖度与生物量时,精度随覆盖度增加整体呈上升趋势;利用土地利用/覆盖变化(LUCC)分覆盖度反演时,提高了覆盖度大于20%的伊犁绢蒿种群的数量特征反演精度,且最佳指数为SAVI。
[期刊] 资源科学  [作者] 康蕾  张红旗  
基于野外调查构建了伊犁新垦区土地荒漠化敏感性的评价指标体系,并在GIS支持下完成了研究区土地荒漠化敏感性综合评价。结果表明:伊犁新垦区超过70%的土地呈现出不同程度的荒漠化敏感性,其中以具有轻度敏感性的荒漠化土地为主,占到新垦区土地总面积的一半以上;中度敏感和高度敏感的荒漠化土地比重分别为14.31%和6.90%。从土地荒漠化敏感性的类型及空间分布来看,南岸大渠灌区的土地主要受水蚀荒漠化影响,近80%的土地具有荒漠化敏感性,高度敏感的荒漠化土地比重超过10%;伊犁河北岸灌区是新垦区内沙质荒漠化敏感性程度最高的区域,超过70%的土地受到荒漠化威胁;察布查尔县伊犁河灌区和团结灌区主要受土壤次生盐渍...
[期刊] 草业科学  [作者] 张永强   韩喆   于爱萍   蒋昂辰   陈爱萍  
为明确不同苗龄伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)幼苗根系对不同干旱胁迫强度在生理特性上的响应,以盆栽伊犁绢蒿一月龄及两月龄幼苗为研究对象,PEG-6000模拟干旱胁迫,设置胁迫梯度为CK(0 MPa)、-0.3 MPa、-0.6 MPa、-0.9 MPa、-1.2 MPa。结果表明:随着胁迫强度的增加,一月龄伊犁绢蒿幼苗根系活力呈现出逐渐降低的趋势,两月龄幼苗则先升高后降低,而脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)含量均逐渐增加,可溶性蛋白(SP)的含量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT)的活性呈现先增加后降低的趋势。除MDA外,其余各指标变化量上均为两月龄幼苗大于一月龄幼苗。综上所述,干旱胁迫时伊犁绢蒿幼苗根系活力会降低且通过积累大量渗透调节物质及增加抗氧化物酶活性来应对干旱胁迫,两月龄的幼苗抗旱性强于一月龄的幼苗。
[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 张莹  张晓丽  李宏志  刘会玲  
【目的】频谱作为物质的能量特征进行地物的识别是可行的。本文针对国内外利用频谱进行地物分类尤其是森林植被分类研究的匮乏,探索频谱的地物识别潜力,将高光谱影像的光谱曲线转化为频谱进行地物识别研究。【方法】以福建将乐林场为研究区,利用国产环境小卫星高光谱影像(HJ-1A HSI)和同时成像的多光谱影像(CCD),通过能量分离变换的方法对高光谱和多光谱进行融合,获取高空间分辨率的高光谱影像;然后,将融合影像的光谱曲线转化到频率域,进而获取频谱;通过"频谱距离"对研究区进行地物分类,并将分类结果与光谱角填图(SAM)分类结果进行比较。【结果】在频域中植被类别和非植被类别的低阶幅度谱具有明显的可分性,频谱方法提高了马尾松、杉木和阔叶林的制图精度,对于光谱特征相似的不同森林植被具有更好的区分能力;非植被类别在1阶谐波的频谱容易区分,植被类别需要用前7次谐波的幅度谱进行区分,随着频率的增大,频谱变化趋于相似,并且非植被类别在频域的能量累计速度高于植被类别;与SAM的分类结果比较发现,基于频谱的分类方法总体分类精度为84.19%,比SAM分类结果总体精度提高0.7%。【结论】利用频谱信息可以降低光谱曲线上噪声的影响,保留类别的重要区别信息,提高地类的分类精度,因此利用频域中的频谱进行地类识别具有可行性。
[期刊] 草业科学  [作者] 郑丽  孙宗玖  刘慧霞  周磊  周晨烨  
以新疆蒿类荒漠建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为对象,采用尿素模拟氮沉降,研究了施氮量[0、0.4、0.8、1.2、1.6 g·(m~2·a)~(-1)]和施氮频率(施1次、施3次)对其种子萌发的影响。结果表明:施氮量和施氮频率对伊犁绢蒿种子的发芽率、发芽势、发芽指数影响均不显著(P> 0.05),依次为84.75%~89.50%、81.50%~88.50%和16.14~19.17。氮添加显著影响了伊犁绢蒿根长、芽长和幼苗干重(P <0.05)。总之,试验处理范围内氮沉降水平不影响伊犁绢蒿种子萌发出苗,但会抑制其幼苗生长发育,且相同氮添加量下多次施氮会减缓这种抑制作用。
[期刊] 草业科学  [作者] 汤丽斯  孙宗玖  李培英  周磊  江黎明  
为提高野外补播伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)幼苗的存活率,研究不同稀释倍数下(10、100、1 000、3 000、5 000、10 000倍)微生物菌剂对其发芽率、发芽势、根长、芽长及单株幼苗重的影响,并结合隶属函数法筛选最适宜的种子处理方式。结果表明,除复合芽孢杆菌抑制发芽率、发芽势外,适宜稀释倍数的生物菌剂均可提高伊犁绢蒿种子的发芽率、发芽势、根长、芽长及单株幼苗重。隶属函数综合评价认为,菌剂对该种子发芽及幼苗生长的促进效果由大到小依次为地衣芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、复合芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、农用复合微生物菌、EM菌和放线菌。结合盆栽结果从微生物菌剂组合看,地衣芽孢杆菌稀释1 000倍、10倍、5 000倍及多粘类芽孢杆菌稀释1 000倍对伊犁绢蒿种子整体萌发生长提升效果较好,可作为补播前种子处理的首选措施。
[期刊] 草业科学  [作者] 李娜娜  刘福元  鲁为华  陈乙实  孙海荣  靳省飞  张凡凡  
为了明确绢蒿(Seriphidium)荒漠主要植物幼苗发生类型和数量动态,研究了绢蒿荒漠不同坡向的50个样方内土壤理化性质以及年内月平均降水、温度对主要植物幼苗数量发生类型和数量动态的影响。结果表明,凋落物与幼苗总数呈显著负相关关系(P 0.05)。依据土壤环境因子可将植物幼苗的发生类型划分为3种,其中2种为凋落物、粪便量、土壤有机质共同敏感型,1种为土壤紧实度和pH敏感型;坡向和时间对植物幼苗的分布有显著影响,各个坡向的主要植物幼苗数量会随着时间变化产生显著的动态变化。4种主要植物幼苗由于春季温度适宜、降水量丰沛,呈现爆发性出苗,随着时间的推移,温度不断升高,幼苗数量逐渐减少。绢蒿、角果毛茛(Ceratocephalus orthoceras)、庭荠(Alyssum desertorum)幼苗随秋季水热条件的改善会出现二次生长和秋季萌发,再次形成秋末冬初的第2个数量峰值。进一步对月平均降水、温度与各月份幼苗数量进行相关分析和回归分析,结果表明,降水和温度是影响幼苗数量动态变化的主要因素。
[期刊] 华中农业大学学报  [作者] 郝建明  李宗南  谢静  
针对传统光谱数据预处理与分析的现状,提出一种基于人工智能的光谱异常数据自适应剔除及自动分类算法,通过遗传算法的优化搜索确定马氏距离的阈值,实现异常光谱的自适应剔除,并提出可量化光谱剔除效果的异常一致性指数(ACI)。在此基础上,借助自组织神经网络方法,以各类观测对象的特征光谱作为输入对象,对剔除后的光谱进行自动分类。经过实验验证,算法取得了较好的剔除效果(ACI达到86%以上)和分类效果(总体分类精度达到94%),较好地实现了异常光谱剔除和光谱分类的自动化处理。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)  [作者] 钱育蓉  于炯  贾振红  孙华  古丽给娜·达列力汗  
【目的】在遥感影像和地形图基础上对干旱半干旱地区天然荒漠草地进行分类,旨在为干旱半干旱地区草地分类及监测提供参考。【方法】采用基于决策树的天然草地分类方法,以天山北坡新疆阜康地区的TM遥感影像(2010-09-24)多光谱波段特征为主要分类变量,结合研究区数字高程模型(DEM),辅以影像目视解译结果,构建了对天然荒漠地区草地进行分类的决策树分类模型,对研究区主要地物类型进行了分类,并对分类精度进行了评价。【结果】综合考虑了遥感图像植被指数(NDVI)特征、DEM特征的分类策略,可以忽略山区的地形影响,简化分类过程,提高分类精度;与传统的非监督分类精度评价结果相比,基于专家知识的分类方法中总分类...
[期刊] 草业科学  [作者] 石宇堃  孙宗玖  
为探讨水热交互作用对土壤种子库种子萌发的影响,采用双因素试验设计,通过模拟温度(对照,增温2、4、6℃,依次用T_0、T_2、T_4、T_6表示)、模拟增水(对照,增水5%、10%、15%、20%,依次用W_0、W_5、W_(10)、W_(15)、W_(20)表示)研究伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地0-10 cm土层中的土壤种子库种子萌发植物种类、数量及其植物多样性。结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地0-10 cm土层可萌发土壤种子库的种子萌发密度和植物多样性随降水增加而增加,随温度增加而先增后降,但温度和降水的交互作用对其影响不显著(P> 0.05)。T_2W_(20)处理下萌发密度最大,为350.3粒·m~(-2),较T0W0增加了119%;T6W0最小,为95.5粒·m~(-2),较T0W0下降40%。T2W20处理下可萌发土壤种子库种子萌发密度和其中双子叶植物的萌发密度均达到最高,0-5 cm土层依次为350.3和318.5粒·m~(-2),而5-10 cm土层依次为222.9和159.2粒·m~(-2)。随温度和降水增加,土壤可萌发种子库种子萌发时间和枯黄期提前。总之,试验设计范围内,降水增加促进了蒿类荒漠草地土壤种子库种子的萌发,而温度升高则抑制了种子萌发;适度增温增水(T≤T4, W≤W20)对土壤种子萌发影响不显著,而过度增温不增水(T=T6, W=W0)则不利于土壤种子库种子的萌发。
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